Учёный из Екатеринбурга создал уникальный прибор – «электронный нос» для обнаружения взрывчатки

«Совершенно секретно»: Молодой ученый из Екатеринбурга Дмитрий Копчук получил премию в размере 2,5 млн рублей за разработку вещества, которое помогает обнаружить различные виды пластиковой взрывчатки и людей, которые с ней контактировали. Созданный на основе этого вещества прибор находит их быстрее и эффективнее импортных аналогов, более компактен и стоит в разы дешевле.

На Премии Президента РФ в области науки и инноваций за 2015 год претендовали 147 молодых ученых со всей России. Одну из трёх премий в размере 2,5 млн рублей получил Дмитрий Копчук, младший научный сотрудник кафедры органической и биомолекулярной химии Химико-технологического института Уральского федерального университета, научный сотрудник Института органического синтеза имени И.Я. Постовского Уральского отделения РАН. Он удостоен награды за разработку высокочувствительного органического материала, который используется в приборах для обнаружения взрывчатых веществ. Корреспонденту «Совершенно секретно» удалось встретиться с молодым учёным и поговорить о его изобретении.

«Этот материал реагирует на взрывчатые вещества, которые содержатся как в воздухе, так и в воде, – поясняет Дмитрий Копчук. – Если пары взрывчатки, нитроароматические соединения, присутствуют в воздухе даже в самой небольшой, сверхнизкой концентрации, люминесцентные свойства этого материала меняются. Когда паров взрывчатки нет, то он светится, как только они появляются – перестает излучать свет. Для практического применения достаточно нанести такой материал на специальную платформу, на которой имеется сверхчувствительный сенсорный элемент, чтобы оператор мог получить сенсорный отклик и предупреждение об опасности».

Прибор, в котором используется инновационный материал, уже прозвали «электронным носом». Он может «учуять» компоненты взрывчатых веществ, содержащие нитраты, которые используются при изготовлении пластиковых боеприпасов с нитротолуолом, тринитротолуолом и гексогеном – они опаснее других, а обнаружить их намного сложнее. В то же время это одни из наиболее распространённых взрывчатых веществ органического ряда.

В мире уже производится ряд приборов, которые способны обнаруживать такие взрывчатые вещества, но стоят они несопоставимо дороже, чем «электронный нос», созданный в Екатеринбурге. Как объясняет Дмитрий Копчук, цена повышается за счёт того, что для обнаружения нитроароматических паров в них используются материалы, которые подают очень слабый сигнал тревоги. Его необходимо преобразовать и усилить, а для этого требуется очень сложная электроника, целый каскад электронных схем. И именно из-за этого конечная цена приборов возрастает в разы. А чувствительный материал, созданный уральскими учёными, подаёт настолько сильный сигнал, что он почти не нуждается в усилении. То есть при производстве «электронного носа» можно обойтись без дорогостоящей электронной начинки. И в итоге прибор получается не только дешёвым, но и более компактным.

Более того: за счёт простоты конструкции «электронный нос», созданный уральскими учёными, способен обнаружить пары нитросодержащей взрывчатки значительно быстрее. Причем концентрация их молекул в воздухе может быть на два порядка более низкой, чем необходимо импортным аналогам. Это позволяет оперативно выявить в толпе не только само взрывчатое вещество, но и людей, которые контактировали или даже просто находилось в одной комнате с ним.

«Над разработкой сенсоров для выявления сверхнизких концентраций взрывчатых веществ трудился целый коллектив ученых, и не только из России, но и из Индии, – пояснил «Совершенно секретно» Валерий Чарушин, академик РАН, директор Института органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения РАН. – В итоге было разработано не только уникальное полисенсорное соединение, которое выступает в роли детектора взрывчатки, но и новые сенсорные матрицы, являющиеся «сердцем» приборов для обнаружения взрывчатых веществ. Их прототипы уже созданы».

Один из таких приборов, «Нитроскан», впервые был представлен общественности в 2014 году на выставке «ИННОПРОМ» в Екатеринбурге. На сегодняшний день он проходит этап сертификации. Уральской разработкой уже заинтересовались представители как отечественных, так и иностранных бизнес-структур. Ведутся переговоры о начале промышленного производства. Одно из российских оборонных предприятий предложило сотрудничество в разработке стационарного варианта устройства.

Между тем у «электронного носа» есть и более «мирное» применение: с его помощью можно «учуять» нитраты в воде и выявить наличие в ней опасных для здоровья человека примесей. А вещество, которые выступает в роли детектора и является основой сенсора, может быть использовано при производстве электролюминисцентных материалов как потенциальный хромофор для органических светодиодов.

При этом изначально исследования, которые проводил Дмитрий Копчук, носили исключительно фундаментальный характер. Он изучал реакции ариновых интермедиатов с азотосодержащими гетероциклами, а в итоге сумел синтезировать органические структуры со свойствами, получившими практическое применение.

Исследования двух других учёных, удостоенных в этом году Премии Президента РФ, также изначально носили фундаментальный характер. Генетик Елена Прошкина получила 2,5 млн рублей за вклад в развитие генетики продолжительности жизни и старения, физик Владимир Стегайловов – за цикл работ по суперкомпьютерному многомасштабному моделированию материалов в экстремальных состояниях.

Анна ГРУШНИЦКАЯ, специально для «Совершенно секретно»